JP2022155032A - 光学ユニット、スマートフォン及び光学ユニットの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】光学要素を保持するホルダが揺動軸線の軸線方向に移動することを抑制することが可能な光学ユニットを提供する。【解決手段】光学ユニットは、光学要素10と、ホルダ20と、第1支持部30と、第1揺動機構110と、弾性部40とを有する。ホルダ20は、光学要素10を保持する。第1支持部30は、揺動可能に、ホルダ20を支持する。第1揺動機構110は、ホルダ20を第1支持部30に対して揺動する。弾性部40は、ホルダ20と第1支持部30とを接続する。第1支持部30は、一対の側面部32と、接続部31とを有する。一対の側面部32は、第1揺動軸線の軸線方向においてホルダ20の両側に配置される。接続部31は、一対の側面部32を接続する。弾性部40は、ホルダ20と側面部32との間に配置される。弾性部40は、凸部45又は凹部22bを有する。ホルダ20または第1支持部30は、凹部22b又は凸部45を有する。【選択図】図4
Description
本開示は、光学ユニット、スマートフォン及び光学ユニットの製造方法に関する。
カメラによって静止画又は動画を撮影する際に手振れに起因して像ブレが生じることがある。そして、像ブレを抑制して鮮明な撮影を可能にするための手振れ補正装置が実用化されている。手振れ補正装置は、カメラが手振れした場合に、手振れに応じてカメラモジュールの姿勢を補正することによって像ブレを抑制する(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1には、プリズムと、プリズムが設置されるプリズムテーブルと、支持軸とを有する、撮像モジュールに用いるプリズム装置が記載されている。プリズム座席は、1つの支持軸を中心として回転可能である。
しかしながら、特許文献1のプリズム装置では、製造時の寸法誤差に起因して支持軸又はプリズムテーブルが支持軸の軸方向に移動することが考えられる。具体的には、寸法誤差がある場合にもプリズム装置を組み立てることができるように、各部材は寸法誤差と同等以上のクリアランスが生じるように製造される。従って、プリズムテーブルが支持軸の軸方向に位置ズレすることを抑制することは困難である。
本開示は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光学要素を保持するホルダが揺動軸線の軸線方向に移動することを抑制することが可能な光学ユニット、スマートフォン及び光学ユニットの製造方法を提供することにある。
本開示の例示的な光学ユニットは、光学要素と、ホルダと、第1支持部と、第1揺動機構と、弾性部とを有する。前記光学要素は、光の進行方向を変える。前記ホルダは、前記光学要素を保持する。前記第1支持部は、第1揺動軸線を中心として揺動可能に、前記ホルダを支持する。前記第1揺動機構は、前記第1揺動軸線を中心として前記ホルダを前記第1支持部に対して揺動する。前記弾性部は、前記ホルダと前記第1支持部とを接続する。前記第1支持部は、一対の側面部と、接続部とを有する。前記一対の側面部は、前記第1揺動軸線の軸線方向において前記ホルダの両側に配置される。前記接続部は、前記一対の側面部を接続する。前記弾性部は、前記ホルダと前記側面部との間に配置される。前記弾性部は、前記ホルダ及び前記第1支持部の少なくとも一方に向かって突出する凸部、又は、前記ホルダ及び前記第1支持部の少なくとも一方とは反対側に窪む凹部を有する。前記ホルダ及び前記第1支持部の少なくとも一方は、前記弾性部とは反対側に窪む凹部、又は、前記弾性部に向かって突出する凸部を有する。前記弾性部の前記凸部又は前記凹部は、前記ホルダ及び前記第1支持部の少なくとも一方の前記凹部又は前記凸部に接触する。
本開示の他の例示的なスマートフォンは、上記の光学ユニットを有する。
本開示の他の例示的な光学ユニットの製造方法は、光学要素と、ホルダと、第1支持部と、第1揺動機構と、弾性部とを有する光学ユニットの製造方法である。前記光学要素は、光の進行方向を変える。前記ホルダは、前記光学要素を保持する。前記第1支持部は、第1揺動軸線を中心として揺動可能に、前記ホルダを支持する。前記第1揺動機構は、前記第1揺動軸線を中心として前記ホルダを前記第1支持部に対して揺動する。前記弾性部は、前記ホルダと前記第1支持部とを接続する。前記第1支持部は、一対の側面部と、接続部とを有する。前記一対の側面部は、前記第1揺動軸線の軸線方向において前記ホルダの両側に配置される。前記接続部は、前記一対の側面部を接続する。前記光学ユニットの製造方法は、前記光学要素を前記ホルダに取り付ける工程と、前記ホルダの前記軸線方向の端部に前記弾性部を配置する工程と、前記ホルダ及び前記弾性部を前記第1支持部の前記一対の側面部の間に配置する工程とを有する。前記ホルダ及び前記弾性部を配置する工程において、前記弾性部は、前記ホルダと前記側面部との間に配置され、前記弾性部が有する凸部又は凹部は、前記ホルダ及び前記第1支持部の少なくとも一方が有する凹部又は凸部に接触する。前記弾性部の前記凸部は、前記ホルダ及び前記第1支持部の少なくとも一方に向かって突出する。前記弾性部の前記凹部は、前記ホルダ及び前記第1支持部の少なくとも一方とは反対側に窪む。前記ホルダ及び前記第1支持部の少なくとも一方の前記凹部は、前記弾性部とは反対側に窪む。前記ホルダ及び前記第1支持部の少なくとも一方の前記凸部は、前記弾性部に向かって突出する。
例示的な本開示によれば、光学要素を保持するホルダが揺動軸線の軸線方向に移動することを抑制することが可能な光学ユニット、スマートフォン及び光学ユニットの製造方法を提供できる。
以下、本開示の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
本明細書では、理解の容易のため、互いに交差する第1方向X、第2方向Y及び第3方向Zを適宜記載している。また、本明細書では、第1方向X、第2方向Y及び第3方向Zは互いに直交しているが、直交していなくてもよい。また、第1方向の一方側を第1方向Xの一方側X1と記載し、第1方向の他方側を第1方向Xの他方側X2と記載する。また、第2方向の一方側を第2方向Yの一方側Y1と記載し、第2方向の他方側を第2方向Yの他方側Y2と記載する。また、第3方向の一方側を第3方向Zの一方側Z1と記載し、第3方向の他方側を第3方向Zの他方側Z2と記載する。また、便宜上、第1方向Xを上下方向として説明する場合がある。第1方向Xの一方側X1は下方向を示し、第1方向Xの他方側X2は上方向を示す。ただし、上下方向、上方向、及び下方向は、説明の便宜上定めるものであり、鉛直方向に一致する必要はない。また、あくまで説明の便宜のために上下方向を定義したに過ぎず、本開示に係る光学ユニットの使用時及び組立時の向きを限定しない。
まず、図1を参照して、光学ユニット1の用途の一例について説明する。図1は、本開示の実施形態に係る光学ユニット1を備えたスマートフォン200を模式的に示す斜視図である。スマートフォン200は、光学ユニット1を有する。光学ユニット1は、入射した光を特定の方向に反射する。図1に示すように、光学ユニット1は、例えばスマートフォン200の光学部品として好適に用いられる。なお、光学ユニット1の用途は、スマートフォン200に限定されず、デジタルカメラ及びビデオカメラなどの種々の装置に使用できる。
スマートフォン200は、光の入射するレンズ202を有する。スマートフォン200では、光学ユニット1は、レンズ202よりも内側に配置される。光Lがレンズ202を介してスマートフォン200の内部に入射すると、光Lは光学ユニット1によって進行方向が変更される。そして、光Lは、レンズユニット(図示せず)を介して撮像素子(図示せず)で撮像される。
次に、図2から図14を参照して、光学ユニット1について説明する。図2は、本実施形態に係る光学ユニット1を示す斜視図である。図3は、本実施形態に係る光学ユニット1を可動体2と支持体3とに分解した分解斜視図である。図2及び図3に示すように、光学ユニット1は、光学要素10と、ホルダ20と、第1支持部30と、第1揺動機構110と、第1予圧部40とを少なくとも有する。本実施形態では、光学ユニット1は、第2支持部60と、第2揺動機構120とをさらに有する。なお、第1予圧部40は、本開示の「弾性部」の一例である。以下、詳細に説明する。
図4は、本実施形態に係る光学ユニット1の可動体2の分解斜視図である。図2から図4に示すように、光学ユニット1は、可動体2と、支持体3とを有する。支持体3は、第2揺動軸線A2を中心として揺動可能に、可動体2を支持する。
可動体2は、光学要素10を有する。また、可動体2は、ホルダ20と、第1支持部30とを有する。また、可動体2は、第1予圧部40を有する。光学要素10は、光の進行方向を変える。ホルダ20は、光学要素10を保持する。第1支持部30は、第1揺動軸線A1を中心として揺動可能に、ホルダ20及び光学要素10を支持する。また、第1支持部30は、第2揺動軸線A2を中心として揺動可能に、支持体3に支持される。より具体的には、第1支持部30は、第2揺動軸線A2を中心として揺動可能に、支持体3の第2支持部60に支持される。
つまり、ホルダ20は第1支持部30に対して揺動可能であり、第1支持部30は第2支持部60に対して揺動可能である。従って、第1揺動軸線A1及び第2揺動軸線A2のそれぞれを中心として光学要素10を揺動できるため、第1揺動軸線A1及び第2揺動軸線A2のそれぞれを中心として光学要素10の姿勢を補正できる。よって、2つの方向において像ブレを抑制できる。その結果、1つの揺動軸線のみを中心として光学要素10を揺動させる場合に比べて、補正精度を向上できる。なお、第1揺動軸線A1は、ピッチング軸とも呼ばれる。第2揺動軸線A2は、ロール軸とも呼ばれる。
第1揺動軸線A1は、第1方向X及び第2方向Yに対して交差する第3方向Zに沿って延びる軸線である。また、第2揺動軸線A2は、第1方向Xに沿って延びる軸線である。従って、第1方向X及び第2方向Yと交差する第1揺動軸線A1を中心として光学要素10を揺動できる。また、第1方向Xに沿って延びる第2揺動軸線A2を中心として光学要素10を揺動できる。よって、光学要素10の姿勢を適切に補正できる。
また、第1支持部30は、第3方向Zにホルダ20を支持する。従って、第1支持部30を、第3方向Zに沿って延びる第1揺動軸線A1を中心として容易に揺動できる。具体的には、本実施形態では、第1支持部30は、第1予圧部40を介して第3方向Zにホルダ20を支持する。
図5Aは、図2のVA-VA線に沿った断面図である。図5Bは、図2のVB-VB線に沿った断面図である。図5Cは、図2のVC-VC線に沿った断面図である。図5Dは、図2のVD-VD線に沿った断面図である。図6は、本実施形態に係る光学ユニット1の光学要素10及びホルダ20の分解斜視図である。図5Aから図5D及び図6に示すように、光学要素10は、プリズムからなる。プリズムは、空気よりも屈折率の高い透明な材料から形成される。なお、光学要素10は、例えば、板状の鏡であってもよい。本実施形態では、光学要素10は、略三角柱形状を有する。具体的には、光学要素10は、光入射面11と、光出射面12と、反射面13と、一対の側面14とを有する。光入射面11には、光Lが入射される。光出射面12は、光入射面11に接続する。光出射面12は、光入射面11に対して垂直に配置される。反射面13は、光入射面11及び光出射面12に接続する。反射面13は、光入射面11及び光出射面12のそれぞれに対して約45度傾斜する。反射面13は、第1方向Xの一方側X1に進行する光Lを、第1方向Xと交差する第2方向Yの一方側Y1に反射する。すなわち、光学要素10は、第1方向Xの一方側X1に進行する光Lを、第1方向Xと交差する第2方向Yの一方側Y1に反射する。第1方向X及び第2方向Yは、光L(図5A参照)の進行方向に沿った方向である。従って、光Lの進行方向である第1方向X及び第2方向Yと交差する第1揺動軸線A1を中心として光学要素10を揺動できる。その結果、光学要素10の姿勢をより適切に補正できる。一対の側面14は、光入射面11、光出射面12及び反射面13に接続する。
また、光学要素10の光軸L10と第2揺動軸線A2とは、重なって配置される。なお、本明細書において、光学要素10の光軸L10とは、光学要素10の光入射面11に対して垂直で且つ反射面13の中心を通過する軸線、又は光の入射するレンズ202の光軸、又は反射先にあるレンズユニットの光軸と反射面13との交点を通り、レンズユニットの光軸に対して垂直な方向に延びる軸線、又は、撮像素子の中心を通る直線と反射面13との交点を通り、撮像素子の中心を通る直線に対して垂直な方向に延びる軸線の少なくともいずれかと一致する軸線を意味する。典型的には、光学要素10の光入射面11に対して垂直で且つ反射面13の中心を通過する軸線と、光の入射するレンズ202の光軸と、反射先にあるレンズユニットの光軸と反射面13との交点を通り、レンズユニットの光軸に対して垂直な方向に延びる軸線と、撮像素子の中心を通る直線と反射面13との交点を通り、撮像素子の中心を通る直線に対して垂直な方向に延びる軸線とは全て一致する。
ホルダ20及び第1支持部30の少なくとも一方は、第1予圧部40とは反対側に窪む凹部、又は、第1予圧部40に向かって突出する凸部を有する。本実施形態では、ホルダ20は、第1予圧部40とは反対側に窪む軸上凹部22bを有する。なお、軸上凹部22bは、本開示の「凹部」の一例である。
具体的には、ホルダ20は、例えば樹脂からなる。ホルダ20は、ホルダ本体21と、一対の側面部22とを有する。また、ホルダ20は、一対の対向側面22aと、軸上凹部22bとを有する。
ホルダ本体21は、第3方向Zに延びる。ホルダ本体21は、支持面21aと、複数の凹部21dとを有する。本実施形態では、ホルダ本体21は、3つの凹部21dを有する。支持面21aは、光学要素10を支持する。支持面21aは、光学要素10の反射面13に面し、一対の側面部22に接続される面である。支持面21aは、光Lの入射方向に対して約45度傾斜した傾斜面であり、傾斜面の略全域にわたって光学要素10の反射面13と接触する。光Lの入射方向は、第1方向Xの一方側X1に向かう方向である。凹部21dは、支持面21aに配置される。凹部21dは、光学要素10とは反対側に窪む。なお、ホルダ本体21は、凹部21dを有しなくてもよい。
また、ホルダ本体21は、背面21bと、下面21cとを有する。背面21bは、支持面21aのうち光Lの出射方向とは反対側の端部に接続する。なお、「光Lの出射方向」は、第2方向Yの一方側Y1である。また、「光Lの出射方向とは反対側の端部」は、第2方向Yの他方側Y2の端部である。下面21cは、支持面21a及び背面21bに接続する。
一対の側面部22は、ホルダ本体21から第3方向Zと交差する交差方向に延びる。交差方向は、例えば、第1方向X及び第2方向Yを含む。一対の側面部22は、ホルダ本体21の第3方向Zの両端に配置される。一対の側面部22は、第3方向Zに互いに対称な形状を有する。一対の対向側面22aは、一対の側面部22のそれぞれに配置される。一対の対向側面22aは、一対の第1予圧部40にそれぞれ対向する。第1予圧部40の詳細構造については、後述する。軸上凹部22bは、対向側面22aに配置される。軸上凹部22bは、第1揺動軸線A1上においてホルダ20の内側に向かって窪む。軸上凹部22bは、第1予圧部40の軸上凸部45の少なくとも一部を収容する。軸上凹部22bは、凹状の球面の少なくとも一部を有する。なお、軸上凸部45は、本開示の「凸部」の一例である。
また、ホルダ20及び第1支持部30の一方は、制限凹部22cを有する。制限凹部22cは、第1揺動軸線A1と交差する方向に第1予圧部40の突出部46が移動することを制限する。従って、例えば、第1揺動軸線A1と交差する方向に衝撃が加わった場合であっても、ホルダ20が第1支持部30から外れることを抑制できる。なお、制限凹部22cは、本開示の「制限部」の一例である。
本実施形態では、ホルダ20は、制限凹部22cを有する。具体的には、制限凹部22cは、対向側面22aに配置される。制限凹部22cは、第1予圧部40が側面部22に沿って所定距離以上移動することを制限する。より具体的には、制限凹部22cは、第3方向Zにおいてホルダ20の内側に向かって窪む。制限凹部22cは、内面22dを有する。例えば、制限凹部22cは、第1方向Xの両側、及び、第2方向Yの両側が閉じた凹部であってもよい。また、例えば、制限凹部22cは、第1方向Xの片側が開放した凹部であってもよいし、第2方向Yの片側が開放した凹部であってもよい。
制限凹部22cの内部には、第1予圧部40の突出部46が配置される。第1予圧部40の突出部46は、軸上凸部45が軸上凹部22bに嵌った状態で、制限凹部22cの内面22dから所定距離をおいて離隔する。その一方、光学ユニット1に衝撃等が加わってホルダ20が例えば第1方向X及び第2方向Yに所定距離以上移動しそうになった場合、第1予圧部40の突出部46が制限凹部22cの内面22dに接触する。従って、ホルダ20が第1予圧部40から外れることを抑制できる。制限凹部22cは、本実施形態では、例えば4つ設けられている。制限凹部22cの数は、1つであってもよいが、複数であることが好ましい。
光学ユニット1は、第1予圧部40を有する。第1予圧部40は、ホルダ20と第1支持部30とを接続する。第1予圧部40は、弾性変形可能である。また、第1予圧部40は、ホルダ20及び第1支持部30の少なくとも一方に配置される。第1予圧部40は、ホルダ20及び第1支持部30の少なくとも他方に対して、第1揺動軸線A1の軸線方向に予圧を付与する。第1揺動軸線A1の軸線方向は、第3方向Zに沿った方向である。なお、本明細書において「予圧を付与する」とは、予め荷重を与えることを意味する。
次に、図7及び図8を参照して、第1予圧部40の詳細構造について説明する。図7は、本実施形態に係る光学ユニット1の光学要素10、ホルダ20及び第1予圧部40を示す分解斜視図である。図8は、本実施形態に係る光学ユニット1の光学要素10、ホルダ20、第1予圧部40、第1支持部30及び第2磁石121を示す分解斜視図である。図7及び図8に示すように、第1予圧部40は、ホルダ20と第1支持部30との間に配置される。具体的には、第1予圧部40は、ホルダ20と第1支持部30の側面部32との間に配置される。従って、第1予圧部40によりホルダ20に対して第1揺動軸線A1の軸線方向に予圧を付与できる。よって、ホルダ20が第1揺動軸線A1の軸線方向に移動することを抑制できる。その結果、ホルダ20が第1支持部30に対して第1揺動軸線A1の軸線方向に位置ズレすることを抑制できる。また、各部材の寸法に製造誤差が生じた場合であっても、第1揺動軸線A1の軸線方向にがたつき等が生じることを抑制できる。言い換えると、例えば、第1揺動軸線A1の軸線方向にホルダ20の位置が変位することを抑制できる。
具体的には、本実施形態では、各第1予圧部40は、単一の部材である。第1予圧部40は、1枚の板部材を折り曲げることによって形成されている。第1予圧部40は、本実施形態では板バネである。第1予圧部40は、第1支持部30に配置される。
第1予圧部40は、ホルダ20側に位置する第1面部41と、第1支持部30側に位置する第2面部42と、第1面部41及び第2面部42を接続する湾曲部43とを有する。従って、第1予圧部40を第1揺動軸線A1の軸線方向に容易に変形できる。その結果、湾曲部43のたわみにより弾性力が生じるため、簡素な構成で、ホルダ20に対して軸線方向に容易に予圧を付与できる。
具体的には、第1面部41は、第1揺動軸線A1の軸線方向においてホルダ20に対向する。第1面部41は、ホルダ20の側面部22に対向する。第1面部41は、第1方向X及び第2方向Yに沿って延びる。第1面部41は、側面部22に沿って配置される。第2面部42は、第1揺動軸線A1の軸線方向において第1支持部30に対向する。第2面部42は、第1支持部30の側面部32に対向する。第2面部42は、第1方向X及び第2方向Yに沿って延びる。第2面部42は、側面部32に沿って配置される。
湾曲部43は、弾性変形可能である。よって、第1面部41及び第2面部42は、互いに接近又は離隔する方向に移動可能である。本実施形態では、第1予圧部40がホルダ20と第1支持部30との間に配置された状態で、第1面部41及び第2面部42が互いに接近するように、第1予圧部40は第1揺動軸線A1の軸線方向に圧縮変形される。従って、第1予圧部40は、変形量に応じた反力によってホルダ20に予圧を付与する。
第1予圧部40は、ホルダ20及び第1支持部30の少なくとも一方に向かって突出する凸部、又は、ホルダ20及び第1支持部30の少なくとも一方とは反対側に窪む凹部を有する。第1予圧部40の凸部又は凹部は、ホルダ20及び第1支持部30の少なくとも一方の凹部又は凸部に接触する。本実施形態では、第1予圧部40は、軸上凸部45を有する。軸上凸部45は、第1面部41及び第2面部42の一方に配置され、ホルダ20及び第1支持部30の一方に向かって突出してもよい。本実施形態では、軸上凸部45は、第1面部41に配置され、ホルダ20に向かって突出する。第1予圧部40の軸上凸部45は、ホルダ20の軸上凹部22bに接触する。このように第1予圧部40が軸上凸部45を有し、ホルダ20が軸上凹部22bを有することによって、第1予圧部40を第1支持部30に取り付けた状態で、ホルダ20を揺動できる。すなわち、第1予圧部40は第1揺動軸線A1を中心として揺動しない。よって、第1予圧部40及びホルダ20の両方を揺動する場合に比べて、小さい駆動力でホルダ20を揺動できる。
また、本実施形態では、軸上凸部45は、第1面部41に配置される。軸上凸部45は、第1揺動軸線A1上においてホルダ20に向かって突出する。軸上凸部45は、球面の少なくとも一部を有する。軸上凸部45の一部は、軸上凹部22bに収容される。従って、軸上凸部45と軸上凹部22bとが点接触するので、第1予圧部40によってホルダ20を安定して支持できる。
また、本実施形態では、第1予圧部40は一対設けられている。つまり、光学ユニット1は、第1予圧部40を一対有する。一対の第1予圧部40は、ホルダ20に対して第1揺動軸線A1の軸線方向の両側に配置される。従って、第1予圧部40をホルダ20の片側のみに配置する場合に比べて、ホルダ20をより安定して支持できる。
具体的には、一対の第1予圧部40の軸上凸部45は、ホルダ20の一対の軸上凹部22bにそれぞれ接触する。ホルダ20は、軸上凸部45と接触する2つの接点で第1予圧部40によって、第1揺動軸線A1の軸線方向の両側から支持される。従って、ホルダ20は、2つの接点を通過する第1揺動軸線A1を中心として揺動可能である。
また、第1予圧部40は、突出部46をさらに有する。突出部46は、第1面部41及び第2面部42の一方に配置されるとともに、ホルダ20及び第1支持部30の一方に向かって突出する。本実施形態では、突出部46は、軸上凸部45と同様、第1面部41に配置される。突出部46は、第1揺動軸線A1に沿った方向において、ホルダ20に向かって突出する。突出部46は、制限凹部22cに対応して設けられる。突出部46は、各第1予圧部40に例えば4つ設けられる。突出部46の一部は、制限凹部22cに収容される。突出部46は、軸上凸部45を囲うように配置される。言い換えると、軸上凸部45は、4つの突出部46を含む領域の内部に配置される。なお、突出部46の数は、例えば、1つ~3つ、又は、5つ以上であってもよい。また、突出部46は、第1面部41の端部を折り曲げることによって形成されている。
第1予圧部40は、取付部47を有する。取付部47は、例えば第2面部42に配置される。取付部47は、第2面部42の上端に配置される。取付部47は、第1支持部30の側面部32の上端に取り付けられる。取付部47は、例えば、側面部32の上端を第1方向Xに挟み込むことにより、側面部32に取り付けられる。なお、第1予圧部40は、取付部47を有しなくてもよく、例えば、接着剤等を用いて第1支持部30に固定されてもよい。
図9は、本実施形態に係る光学ユニット1の可動体2を示す斜視図である。図10は、本実施形態に係る光学ユニット1の第1支持部30を第1方向Xの一方側X1から示す図である。図11は、本実施形態に係る光学ユニット1の支持体3の分解斜視図である。図12は、本実施形態に係る光学ユニット1の第2支持部60周辺を示す斜視図である。
図9から図12に示すように、可動体2及び支持体3の一方は、可動体2及び支持体3の他方に向かって突出する第1凸部71を有する。具体的には、第1支持部30及び第2支持部60の一方は、第1支持部30及び第2支持部60の他方に向かって突出する第1凸部71を有する。可動体2及び支持体3の他方は、第1凸部71に接触する。第1凸部71は、第2揺動軸線A2上に配置される。従って、可動体2は、第1凸部71を中心として揺動する。よって、可動体2と支持体3との接触位置から揺動中心までの長さを小さくできる。可動体2を揺動させる際に必要な力は、接触位置から揺動中心までの長さと摩擦力との積であるので、第1凸部71を第2揺動軸線A2上に配置することによって、可動体2を揺動させる際に必要な力を低減できる。つまり、光学ユニット1の駆動に必要な力を低減できる。なお、第1凸部71の材質は、特に限定されるものではないが、第1凸部71は、例えばセラミック、樹脂又は金属により形成される。
また、第1凸部71が第2揺動軸線A2上に配置されることによって、可動体2と支持体3との接触位置は、第1凸部71に対して移動しない。従って、例えば、可動体2が揺動する際に可動体2及び支持体3の他方が第1凸部71に対して摺動する場合に比べて、可動体2及び支持体3の他方と第1凸部71との間の摩擦力を小さくできる。また、光軸L10と第2揺動軸線A2とが重なって配置されるため、可動体2を揺動させた際に光軸L10が第2揺動軸線A2からずれることを抑制できる。
また、本実施形態では、支持体3が、第1凸部71を有する。従って、可動体2が揺動する際に第1凸部71が回転することを抑制できる。よって、第1凸部71によって可動体2を安定して支持できる。その結果、可動体2の揺動が安定する。
また、可動体2及び支持体3の一方は、可動体2及び支持体3の他方に向かって突出する複数の第2凸部72を有する。具体的には、第1支持部30及び第2支持部60の一方は、第1支持部30及び第2支持部60の他方に向かって突出する複数の第2凸部72を有する。複数の第2凸部72は、第2揺動軸線A2から離隔した位置に配置される。可動体2及び支持体3の他方は、複数の第2凸部72に接触する。第1凸部71及び複数の第2凸部72は、第2揺動軸線A2と交差する同一平面上に配置される。従って、同一平面上に配置される第1凸部71及び複数の第2凸部72によって、可動体2を支持できる。その結果、可動体2を安定して支持できる。なお、第1凸部71及び複数の第2凸部72が配置される同一平面としては、例えば、対向面61aを含む平面、又は、下対向面31eを含む平面が挙げられる。また、第2凸部72の材質は、特に限定されるものではないが、第2凸部72は、例えばセラミック、樹脂又は金属により形成される。
また、第2凸部72の位置は、一定である。言い換えると、第2凸部72は、可動体2及び支持体3の一方に対して移動しない。本実施形態では、第2凸部72は、支持体3に対して移動しない。言い換えると、本実施形態では、可動体2が揺動した場合も、支持体3に対する第2凸部72の位置は、一定である。従って、可動体2をより安定して支持できる。
また、本実施形態では、第2凸部72の数は、2つである。従って、3つの凸部(第1凸部71及び第2凸部72)で可動体2を支持するため、4つ以上の凸部によって可動体2を支持する場合に比べて、可動体2をより安定して支持できる。また、本実施形態では、3点で可動体2に対して点接触するため、可動体2をさらに安定して支持できる。
可動体2及び支持体3の他方は、第1凸部71とは反対方向に窪む第1凹部31fを有する。第1凹部31fは、第1凸部71に接触する。従って、凹状の第1凹部31fで第1凸部71を受けることによって、第1凸部71の中心が第1凹部31fの中心軸からずれることを抑制できる。その結果、回転中心がずれることに起因する像ブレを抑制できる。また、回転中心がずれることに起因して可動体2の揺動が不安定になることを、抑制できる。その結果、例えば、揺動に必要な電流値が変動することを抑制できる。
また、本実施形態では、可動体2は第1凹部31fを有し、支持体3は第1凸部71を有する。従って、第1凸部71が球体である場合、球体を第2支持部60に配置した状態で可動体2を支持体3に組み付けることができるため、組立作業を容易にできる。
次に、図8及び図9を参照して、第1支持部30周辺の構造について詳細に説明する。図8及び図9に示すように、第1支持部30は、支持本体31と、一対の側面部32とを有する。一対の側面部32は、第1揺動軸線A1の軸線方向においてホルダ20の両側に配置される。支持本体31は、一対の側面部32を接続する。なお、支持本体31は、本開示の「接続部」の一例である。
支持本体31は、上対向面31aを有する。上対向面31aは、ホルダ20に対して第1方向Xに対向する。なお、上対向面31aは、ホルダ20の底面に対して離隔する。
一対の側面部32は、支持本体31の第3方向Zの両端に配置される。一対の側面部32は、第3方向Zに互いに対称な形状を有する。側面部32は、内側面32aを有する。内側面32aは、ホルダ20に対して第3方向Zに対向する。
第1支持部30及びホルダ20の一方は、溝32bを有する。溝32bは、第1揺動軸線A1上において第1支持部30及びホルダ20の他方とは反対側に窪む。溝32bは、第1予圧部40の少なくとも一部を収容するとともに、第1揺動軸線A1と交差する方向に延びる。従って、第1予圧部40を溝32bに沿って移動させることによって、ホルダ20及び第1予圧部40を容易に第1支持部30に取り付けることができる。本実施形態では、第1支持部30は、溝32bを有する。溝32bは、第1揺動軸線A1上においてホルダ20とは反対側に窪む。
本実施形態では、溝32bは、内側面32aに配置される。溝32bは、第1予圧部40の一部を収容する。溝32bは、第1方向Xに延びる。
各側面部32は、一対の支柱部32cと、接続部32dとを有する。一対の支柱部32cは、第2方向Yに互いに離隔する。支柱部32cは、第1方向Xに延びる。接続部32dは、支柱部32cの上部同士を接続する。接続部32dの第3方向Zの長さは、支柱部32cの第3方向Zの長さよりも短い。そして、一対の支柱部32cと接続部32dとによって、溝32bが構成される。
また、第1予圧部40は、溝32bに沿って移動可能である。本実施形態では、第1予圧部40は、溝32bに沿って第1方向Xに移動可能である。第1予圧部40を溝32bに沿って移動させることによって、第1予圧部40の取付部47が接続部32dを第3方向Zに挟む。よって、第1予圧部40が第1支持部30に固定される。
また、側面部32は、外側面32eと、収容凹部32fとを有する。外側面32eは、第3方向Zの外側を向く。収容凹部32fは、外側面32eに配置される。収容凹部32fは、第2揺動機構120の第2磁石121の少なくとも一部を収容する。また、側面部32は、一対の切欠き部32gを有する。切欠き部32gは、収容凹部32fの第2方向Yの端部に配置される。切欠き部32gには、磁石支持板122の突起122aが配置される。磁石支持板122は、第2磁石121を支持する。切欠き部32gは、磁石支持板122を支持する。磁石支持板122の材質は、特に限定されないが、例えば磁性体を用いてもよい。この場合、磁石支持板122は、バックヨークとも呼ばれる。磁性体からなる磁石支持板122を用いることによって、磁気漏れを抑制できる。
また、可動体2及び支持体3の他方は、第2凹部31gを有する。本実施形態では、可動体2は、第2凹部31gを有する。具体的には、支持本体31は、下対向面31eと、第1凹部31fと、第2凹部31gとを有する。下対向面31eは、支持体3に対して第1方向Xに対向する。第1凹部31f及び第2凹部31gは、下対向面31eに配置される。
第1凹部31fは、第2揺動軸線A2上に配置される。第1凹部31fは、凹状の球面の一部を有する。従って、凹状の球面によって第1凸部71を受けるため、例えば、第1凸部71が第1凹部31f内で横ずれしにくくなる。その結果、可動体2を安定して支持できる。その一方、例えば、第1凹部31fを断面矩形状にした場合、第1凸部71は第1凹部31fに対して横ずれしやすい。また、本実施形態では、例えば、第1凸部71及び第1凹部31fを断面矩形状にする場合と異なり、第1凸部71と第1凹部31fとを容易に点接触させることができる。
第2凹部31gは、第2凸部72とは反対方向に窪む。第2凹部31gは、第1凹部31fから離隔する。すなわち、第2凹部31gは、第2揺動軸線A2から離隔する。第2凹部31gは、複数設けられる。本実施形態では、第2凹部31gは、2つ設けられる。2つの第2凹部31gは、第2揺動軸線A2までの距離が等しい位置に配置される。第2凹部31gは、摺動面31hと、内側面31iとを有する。
また、第2凹部31gは、第2凸部72に接触する。具体的には、第2凹部31gの摺動面31hは、第2凸部72に接触する。摺動面31hは、下対向面31eと略平行に配置される。すなわち、第2凹部31gの深さは略一定である。
また、図10に示すように、光軸方向から見て、第2凹部31gの輪郭は、第2凸部72の外側に配置される。従って、第2凸部72が第2凹部31gの内側面31iに接触することを抑制できる。その結果、第2凸部72と第2凹部31gとの間の摩擦を抑制できる。具体的には、内側面31iは、摺動面31hを囲う。内側面31iは、第2凸部72から離隔する。すなわち、光軸方向から見て、第2凹部31gの輪郭は、第2凸部72に対して離隔する。また、内側面31iは、第1支持部30が第2揺動軸線A2を中心として第2揺動機構120によって揺動された場合に、第2凸部72が接触しない位置に配置される。なお、本実施形態では、第2凹部31gは、2つ設けられているが、1つだけ設けられていてもよい。すなわち、例えば、第2凹部31gよりも大きい第2凹部を1つ設け、1つの第2凹部に2つの第2凸部72を収容してもよい。言い換えると、1つの第2凹部の輪郭が、2つの第2凸部72の外側に配置されてもよい。ただし、第2凹部が形成された領域における第1支持部30の厚みは、薄くなる。このため、1つの大きな第2凹部を設けると、第1支持部30の強度が低下する可能性がある。そこで、本実施形態では、第2凸部72の可動領域以外の領域における第1支持部30の厚みを確保するために、第2凹部31gを2つ設けている。言い換えると、第2凹部を2つに分けて形成している。従って、2つの第2凹部31gの間における第1支持部30の厚みが薄くなることを抑制できる。その結果、第1支持部30の強度が低下することを抑制できる。
また、図3及び図5Aに示すように、第2凸部72は、第1凹部31fよりも第2方向Yの他方側Y2に配置される。従って、光学要素10の反射面13に第2凸部72が接触することを抑制できる。その結果、光学要素10を配置するスペースを容易に確保できる。また、より大きい光学要素10を搭載することもできる。具体的には、反射面13の一部は、下対向面31eに対して、第1方向Xの一方側X1及び第2方向Yの一方側Y1に突出する。従って、第1支持部30のうち第2凸部72が配置された部分に光学要素10が接触することを抑制できる。その結果、光学要素10を配置するスペースを確保できる。
図11及び図12に示すように、支持体3は、第2支持部60と、第1凸部71と、第2凸部72と、磁性部材73とを有する。支持体3は、対向面61aと第3収容凹部61dとを有することが好ましい。
具体的には、第2支持部60は、第1揺動軸線A1と交差する第2揺動軸線A2を中心として揺動可能に、第1支持部30を支持する。また、第2支持部60は、第1方向Xに第1支持部30を支持する。
図13は、本実施形態に係る光学ユニットの第2支持部を第1方向Xの他方側X2から示す図である。図11から図13に示すように、第2支持部60は、支持本体61と、一対の側面部62と、背面部63とを有する。支持本体61は、対向面61aと、第1収容凹部61bと、少なくとも2つの第2収容凹部61cと、複数の第3収容凹部61dとを有する。本実施形態では、支持本体61は、1つの第1収容凹部61bと、2つの第2収容凹部61cと、2つの第3収容凹部61dとを有する。なお、本実施形態では、第2支持部60が第1収容凹部61b及び第2収容凹部61cを有する例について説明するが、可動体2及び支持体3の一方が、可動体2及び支持体3の他方とは反対方向に窪む第1収容凹部及び第2収容凹部を有してもよい。また、例えば、可動体2及び支持体3の一方が第1収容凹部を有し、可動体2及び支持体3の他方が第2収容凹部を有してもよい。
対向面61aは、第1支持部30の下対向面31eに対して第1方向Xに対向する。第1収容凹部61b、第2収容凹部61c及び第3収容凹部61dは、対向面61aに配置される。第1収容凹部61b、第2収容凹部61c及び第3収容凹部61dは、第1方向Xにおいて可動体2とは反対方向に窪む。つまり、第1収容凹部61b、第2収容凹部61c及び第3収容凹部61dは、第1方向Xの一方側X1に窪む。第1収容凹部61bは、第1支持部30の第1凹部31fに対して第1方向Xに対向する。第1収容凹部61bは、第2揺動軸線A2を中心とする同一円周C(図13参照)上に配置される。第1収容凹部61bは、第1凸部71の一部を収容する。従って、第1凸部71は、第2揺動軸線A2上に配置される。
また、第2収容凹部61cは、第1収容凹部61bから離隔する。従って、第2収容凹部61cは、第2揺動軸線A2から離隔する。また、本実施形態では、第2収容凹部61cは、第1収容凹部61bからの距離を隔てて離隔する。また、第2収容凹部61cは、第2凸部72の一部を収容する。従って、複数の第2凸部72は、第2揺動軸線A2を中心とする同一円周C上に配置される。従って、第1凸部71からの距離が等しい位置で可動体2を支持できる。その結果、可動体2をより安定して支持できる。なお、第2揺動軸線A2の軸線方向は、第1方向Xに沿った方向である。
また、2つの第2収容凹部61cは、第3方向Zに並んだ状態で、第1収容凹部61bよりも光学要素10に遠い位置に配置される。
第1収容凹部61bは、第1凸部71の一部を保持する。本実施形態では、第1凸部71の下半分が第1収容凹部61b内に配置される。第1凸部71は、球面の少なくとも一部を有する。従って、第1凸部71が可動体2及び支持体3の他方に点接触するため、第1凸部71と可動体2及び支持体3の他方との間の摩擦力をより小さくできる。本実施形態では、第1凸部71が可動体2に点接触するため、第1凸部71と可動体2との間の摩擦力をより小さくできる。
また、本実施形態では、第1凸部71は、球体である。従って、第1凸部71と第1凹部31fとの間の摩擦は転がり摩擦になる。その結果、第1凸部71と第1凹部31fとの間の摩擦力が大きくなることを抑制できる。具体的には、第1凸部71は、第1収容凹部61b内で回転可能である。従って、第1凸部71と第1凹部31fとの間の摩擦は、転がり摩擦になる。なお、第1凸部71は、第1凹部31fに対して例えば接着剤を用いて固定されていてもよい。
第2収容凹部61cは、第2凸部72の一部を保持する。本実施形態では、第2凸部72の下半分が第2収容凹部61c内に配置される。第2凸部72は、球面の少なくとも一部を有する。従って、第2凸部72が可動体2及び支持体3の他方に点接触するため、第2凸部72と可動体2及び支持体3の他方との間の摩擦力を小さくできる。本実施形態では、第2凸部72が可動体2に対して点接触するため、第2凸部72と可動体2との間の摩擦力を小さくできる。
また、本実施形態では、第2凸部72は、球体である。従って、第2凸部72と可動体2及び支持体3の他方との間の摩擦が転がり摩擦になるため、摩擦力を抑制できる。本実施形態では、第2凸部72と可動体2との間の摩擦が転がり摩擦になる。具体的には、第2凸部72は、第2収容凹部61c内で回転可能である。従って、第2凸部72と第1支持部30の第2凹部31gとの間の摩擦は転がり摩擦になる。なお、第2凸部72は、第2凹部31gに対して例えば接着剤を用いて固定されていてもよい。
また、図5C及び図13に示すように、第1収容凹部61bは、中心凹部611を有してもよい。中心凹部611は、第1収容凹部61bと同心円状に配置される。中心凹部611の縁に第1凸部71が接触する。中心凹部611の直径は、第1凸部71の直径よりも小さい。従って、例えば、第1凸部71の外周面と第1収容凹部61bの内周面との間に隙間が生じている場合であっても、中心凹部611によって第1凸部71を位置決めできる。すなわち、第1凸部71の中心を中心凹部611の中心軸上に配置できる。その結果、第1凸部71の中心を第1収容凹部61bの中心軸上に容易に配置できる。
また、図5D及び図13に示すように、第2収容凹部61cは、中心凹部611を有してもよい。中心凹部611は、第2収容凹部61cと同心円状に配置される。中心凹部611の縁に第2凸部72が接触する。中心凹部611の直径は、第2凸部72の直径よりも小さい。従って、例えば、第2凸部72の外周面と第2収容凹部61cの内周面との間に隙間が生じている場合であっても、中心凹部611によって第2凸部72を位置決めできる。すなわち、第2凸部72の中心を中心凹部611の中心軸上に配置できる。その結果、第2凸部72の中心を第2収容凹部61cの中心軸上に容易に配置できる。
また、第1凸部71及び第2凸部72の材質は、セラミックである。従って、第1凸部71及び第2凸部72が摩耗することを抑制できる。なお、第1凸部71及び第2凸部72の材質は、金属であってもよい。この場合も、第1凸部71及び第2凸部72が摩耗することを抑制できる。また、第1凸部71及び第2凸部72の全体が金属によって形成されていてもよいし、例えばメッキ処理により第1凸部71及び第2凸部72の表面のみが金属によって形成されていてもよい。また、第1凸部71及び第2凸部72は、樹脂によって形成されていてもよい。
また、第1凸部71は、光学要素10の反射面13(図5A参照)に対して第1方向Xの一方側X1に配置される。従って、光路を遮断することなく、第1凸部71を配置することができる。
光学ユニット1は、可動体2及び支持体3の少なくとも一方に配置される第2予圧部150(図5D参照)を有する。第2予圧部150は、可動体2及び支持体3の少なくとも他方に対して、第2揺動軸線A2の軸線方向に予圧を付与する。従って、可動体2が支持体3に対して第2揺動軸線A2の軸線方向に位置ズレすることを抑制できる。また、各部材の寸法に製造誤差が生じた場合であっても、第2揺動軸線A2の軸線方向にがたつき等が生じることを抑制できる。言い換えると、第2揺動軸線A2の軸線方向に可動体2の位置が変位することを抑制できる。
また、第2予圧部150は、可動体2及び支持体3の一方に配置される磁石と、可動体2及び支持体3の他方に配置される磁性部材とを有する。従って、磁石及び磁性部材には互いに引き合う力が作用するため、簡素な構成で、可動体2及び支持体3の少なくとも他方に対して第2揺動軸線A2の軸線方向に予圧を付与できる。本実施形態では、第2予圧部150は、可動体2に配置される第2磁石121と、支持体3に配置される磁性部材73とを有する。
図14は、本実施形態に係る光学ユニット1の第2支持部60、第1凸部71、第2凸部72及び第2磁石121を第1方向Xの他方側X2から示す図である。図5D及び図14に示すように、第3収容凹部61dは、第2揺動機構120の第2磁石121に対して第1方向Xに対向する。第3収容凹部61dは、磁性部材73を収容する。第3収容凹部61dは、略矩形形状を有する。磁性部材73は、矩形形状を有する。
磁性部材73は、磁性体からなる板状の部材である。磁性部材73は、第2磁石121に対して第1方向Xの一方側X1に配置される。第2磁石121及び磁性部材73には互いに引き合う力(以下、引力ともいう)が作用するため、可動体2が支持体3に対して第1方向Xに位置ズレすることを抑制できる。また、第2揺動機構120の第2磁石121を利用するため、部品点数が多くなることを抑制できる。なお、光学ユニット1は、第2揺動機構120の第2磁石121とは別に、磁性部材73との間で引力を作用させるための磁石を有してもよい。
本実施形態では、各第3収容凹部61dには、2つの磁性部材73が配置される。言い換えると、磁性部材73は、第2揺動機構120の第2磁石121の分極された方向に離隔して配置される。従って、第2磁石121が離隔していない場合に比べて、第2磁石121の面積が小さくなる。なお、第2磁石121は、図8に示すように、第2方向Yに分極されている。ここで、第2揺動機構120によって可動体2を揺動させると、第2磁石121と磁性部材73との間の引力によって、可動体2には基準位置に戻る方向に力が作用する。基準位置は、図5Bに示すように、第1支持部30の側面部32と第2支持部60の側面部62とが平行になる位置である。
図12及び図14に示すように、一対の側面部62は、支持本体61の第3方向Zの両端に配置される。一対の側面部62は、第3方向Zに互いに対称な形状を有する。側面部62は、第2揺動機構120の第2コイル125が配置される収容穴62aを有する。収容穴62aは、側面部62を厚み方向に貫通する。つまり、収容穴62aは、側面部62を第3方向Zに貫通する。
背面部63は、支持本体61の第2方向Yの他方側Y2の端部に配置される。背面部63は、第1揺動機構110の第1コイル115が配置される収容穴63aを有する。収容穴63aは、背面部63を厚み方向に貫通する。つまり、収容穴63aは、背面部63を第2方向Yに貫通する。
FPC(Flexible Printed Circuit)80は、一対の側面部62の外側及び背面部63の外側を覆うように配置される。FPC80は、例えば、半導体素子、接続端子及び配線を有する。FPC80は、第1揺動機構110の第1コイル115及び第2揺動機構120の第2コイル125に対して、所定のタイミングで電力を供給する。
具体的には、図11に示すように、FPC80は、基板81、接続端子82、補強板83及び磁性部材84を有する。基板81は、例えばポリイミド基板からなる。基板81は、可撓性を有する。基板81は、複数のピン挿入孔81aを有する。ピン挿入孔81aは、第1コイル115に対向する。各ピン挿入孔81aには、第1コイル115のコイルピン(図示せず)が配置される。
接続端子82は、基板81に配置される。接続端子82は、第1揺動機構110及び第2揺動機構120に対向する。接続端子82は、図示しないホール素子の端子に電気的に接続される。なお、1つのホール素子に対して例えば4つの接続端子82が配置される。補強板83は、基板81に3つ配置される。補強板83は、第1揺動機構110及び第2揺動機構120に対向する。補強板83は、基板81が撓むことを抑制する。
磁性部材84は、基板81に3つ配置される。2つの磁性部材84は、第2揺動機構120の第2磁石121に対向する。第2コイル125に通電しない状態において、第2磁石121及び磁性部材84の間には引力が生じる。よって、可動体2は、第2揺動軸線A2を中心とする回転方向において、基準位置に配置される。また、残り1つの磁性部材84は、第1揺動機構110の第1磁石111に対向する。第1コイル115に通電しない状態において、第1磁石111及び磁性部材84の間には引力が生じる。よって、可動体2は、第1揺動軸線A1を中心とする回転方向において、基準位置に配置される。また、第1磁石111及び磁性部材84の間に引力が生じることによって、第2方向Yの一方側Y1にホルダ20が抜け出ることを抑制できる。
図5A及び図5Bに示すように、光学ユニット1は、第1揺動機構110をさらに有する。第1揺動機構110は、第1揺動軸線A1を中心としてホルダ20を第1支持部30に対して揺動する。従って、第1揺動軸線A1を中心として光学要素10を容易に揺動できる。第1揺動機構110は、第1磁石111と、第1コイル115とを有する。第1コイル115は、第1磁石111に対して第2方向Yに対向する。
第1磁石111は、ホルダ20及び第2支持部60の一方に配置される。一方、第1コイル115は、ホルダ20及び第2支持部60の他方に配置される。従って、第1コイル115に電流を流した際に生じる磁場に起因して、第1磁石111に力が作用する。そして、ホルダ20は、第1支持部30に対して揺動する。よって、第1磁石111及び第1コイル115を用いた簡素な構成でホルダ20を揺動できる。本実施形態では、第1磁石111は、ホルダ20に配置される。第1コイル115は、第2支持部60に配置される。第1コイル115を第2支持部60に配置することによって、第1コイル115は第2支持部60に対して揺動しない。従って、第1コイル115を例えば第1支持部30に配置する場合と比較して、第1コイル115に対して容易に配線できる。
具体的には、第1磁石111は、ホルダ20の背面21bに配置される。すなわち、第1磁石111は、ホルダ20のうち第2方向Yの他方側Y2の端部20aに配置される。第1磁石111は、n極からなるn極部111aと、s極からなるs極部111bとを有する。第1磁石111は、第1方向Xに分極されている。
第1コイル115は、第2支持部60の背面部63の収容穴63aに配置される。すなわち、第1コイル115は、第2支持部60のうち第2方向Yの他方側Y2の端部60aに配置される。従って、第1コイル115及び第1磁石111が光路上に配置されることを抑制できる。よって、第1コイル115及び第1磁石111によって光路が遮断されることを抑制できる。
第1コイル115に通電することによって、第1コイル115の周辺に磁場が生じる。そして、第1磁石111には磁場に起因する力が作用する。その結果、ホルダ20及び光学要素10は、第1揺動軸線A1を中心として、第1支持部30及び第2支持部60に対して揺動する。
第2揺動機構120は、第2揺動軸線A2を中心として可動体2を揺動する。具体的には、第2揺動機構120は、第2揺動軸線A2を中心として第1支持部30を第2支持部60に対して揺動する。従って、第2揺動軸線A2を中心として光学要素10を容易に揺動できる。本実施形態では、第1揺動機構110及び第2揺動機構120によって第1揺動軸線A1及び第2揺動軸線A2のそれぞれを中心として光学要素10を容易に揺動できる。
第2揺動機構120は、第2磁石121と、第2コイル125とを有する。第2コイル125は、第2磁石121に対向する。第2磁石121は、第1支持部30及び第2支持部60の一方に配置される。一方、第2コイル125は、第1支持部30及び第2支持部60の他方に配置される。従って、第2コイル125に電流を流した際に生じる磁場により、第1支持部30は第2支持部60に対して揺動する。よって、第2磁石121及び第2コイル125を用いた簡素な構成で第1支持部30を揺動できる。本実施形態では、第2磁石121は、第1支持部30に配置される。第2コイル125は、第2支持部60に配置される。第2コイル125を第2支持部60に配置することによって、第2コイル125は第2支持部60に対して揺動しない。従って、第2コイル125を例えば第1支持部30に配置する場合と比較して、第2コイル125に対して容易に配線できる。
具体的には、第2磁石121は、第1支持部30の側面部32の収容凹部32f(図8参照)に配置される。すなわち、第2磁石121は、第1支持部30のうち第1方向Xと交差する方向の端部30aに配置される。本実施形態では、第2磁石121は、第1方向X及び第2方向Yに対して交差する第3方向Zの端部30aに配置される。第2磁石121は、n極からなるn極部121aと、s極からなるs極部121bとを有する。第2磁石121は、第1方向Xと交差する第2方向Yに分極されている。従って、光の入射方向に沿った第2揺動軸線A2を中心として、可動体2を揺動できる。
第2コイル125は、第2磁石121に対して第3方向Zに対向する。第2コイル125は、第2支持部60の側面部62の収容穴62a(図12参照)に配置される。すなわち、第2コイル125は、第2支持部60のうち第3方向Zの端部60bに配置される。従って、第2コイル125及び第2磁石121が光路上に配置されることを抑制できる。よって、第2コイル125及び第2磁石121によって光路が遮断されることを抑制できる。
第2コイル125に通電することによって、第2コイル125の周辺に磁場が生じる。そして、第2磁石121には磁場に起因する力が作用する。その結果、第1支持部30、ホルダ20及び光学要素10は、第2揺動軸線A2を中心として、第2支持部60に対して揺動する。
なお、図1に示したように光学ユニット1をスマートフォン200に用いる場合、スマートフォン200内のホール素子(図示せず)がスマートフォン200の姿勢を検知する。そして、第1揺動機構110及び第2揺動機構120は、スマートフォン200の姿勢に応じて制御される。また、光学ユニット1は、第2支持部60に対するホルダ20の姿勢を検知可能であることが好ましい。この場合、第2支持部60に対するホルダ20の姿勢を高精度に制御できる。なお、スマートフォン200の姿勢を検知するセンサーとして、例えばジャイロセンサーを用いてもよい。
次に、図15を参照して、本実施形態の光学ユニット1の製造方法について説明する。図15は、本実施形態の光学ユニット1の製造工程を示すフローチャートである。光学ユニット1の製造方法は、ステップS1~ステップS5を含む。
図15に示すように、ステップS1において、光学要素10をホルダ20に取り付ける(図6参照)。このとき、例えば接着剤により、光学要素10をホルダ20に固定する。
次に、ステップS2において、ホルダ20のうちの第1揺動軸線A1の軸線方向の端部に第1予圧部40を配置する(図7参照)。本実施形態では、ホルダ20のうちの第1揺動軸線A1の軸線方向の両側に、第1予圧部40を配置する。
具体的には、第1予圧部40の軸上凸部45をホルダ20の軸上凹部22bに接触させる。このとき、第1予圧部40の突出部46をホルダ20の制限凹部22c内に配置する。
次に、ステップS3において、ホルダ20及び第1予圧部40を第1支持部30の一対の側面部32の間に配置する(図8参照)。本実施形態では、ホルダ20及び一対の第1予圧部40を一対の側面部32の間に配置する。このとき、第1予圧部40を第1揺動軸線A1の軸線方向に圧縮変形させた状態で、溝32bに沿って移動させる。
ステップS3では、第1予圧部40は、ホルダ20と側面部32との間に配置される。
また、ステップS3では、第1予圧部40が有する凸部又は凹部は、ホルダ20及び第1支持部30の少なくとも一方が有する凹部又は凸部に接触する。例えば、第1予圧部40が凸部を有する場合、第1予圧部40の凸部は、ホルダ20及び第1支持部30の少なくとも一方に向かって突出する。この場合、ホルダ20及び第1支持部30の少なくとも一方の凹部は、第1予圧部40とは反対側に窪む。また、例えば、第1予圧部40が凹部を有する場合、第1予圧部40の凹部は、ホルダ20及び第1支持部30の少なくとも一方とは反対側に窪む。この場合、ホルダ20及び第1支持部30の少なくとも一方の凸部は、第1予圧部40に向かって突出する。
本実施形態では、第1予圧部40は、軸上凸部45を有する。ホルダ20は、軸上凹部22bを有する。第1予圧部40の軸上凸部45は、ホルダ20の軸上凹部22bに接触する。
なお、本実施形態では、軸上凸部45と軸上凹部22bとは、ステップS2で接触され、ステップS3では、軸上凸部45と軸上凹部22bとの接触状態が維持される。その一方、例えば、第1支持部30が凹部又は凸部を有する場合、第1予圧部40の凸部又は凹部と第1支持部30の凹部又は凸部とは、ステップS2では接触せず、ステップS3で接触する。いずれの場合であっても、ステップS3において、第1予圧部40が有する凸部又は凹部は、ホルダ20及び第1支持部30の少なくとも一方が有する凹部又は凸部に接触する。
次に、ステップS4において、第1磁石111をホルダ20に配置する。また、第2磁石121を第1支持部30に配置する(図8参照)。
次に、ステップS5において、可動体2を支持体3に配置する(図3参照)。
以上のようにして、光学ユニット1が組み立てられる。
本実施形態の光学ユニット1の製造方法では、ホルダ20の端部に第1予圧部40を配置した後、ホルダ20及び第1予圧部40を第1支持部30の一対の側面部32の間に配置する。従って、光学ユニット1の組立作業を容易にできる。
なお、本実施形態では、ステップS3の後で、第1磁石111及び第2磁石121を配置する例について示したが、第1磁石111及び第2磁石121を配置するタイミングは特に限定されない。例えば、ステップS1の前に、第1磁石111をホルダ20に配置してもよい。また、例えば、ステップS3の前に、第2磁石121を第1支持部30に配置してもよい。
以下、図16から図18を参照して、本実施形態の第1変形例から第3変形例について説明する。以下では、図1から図15で示した本実施形態と異なる点を主に説明する。
(第1変形例)
図16を参照して、本開示の実施形態の第1変形例を説明する。図16は、本実施形態の第1変形例に係る光学ユニット1の構造を示す断面図である。第1変形例では、第1予圧部40が弾性体49をさらに有する例について説明する。図16に示すように、第1予圧部40は、第1面部41と第2面部42との間に配置される弾性体49を有する。弾性体49は、弾性を有する。従って、第1予圧部40の共振周波数を調整できる。例えば、弾性体49の材質、大きさ、及び、硬度を変更することによって、第1予圧部40の共振周波数を容易に所望の範囲内に収めることができる。
図16を参照して、本開示の実施形態の第1変形例を説明する。図16は、本実施形態の第1変形例に係る光学ユニット1の構造を示す断面図である。第1変形例では、第1予圧部40が弾性体49をさらに有する例について説明する。図16に示すように、第1予圧部40は、第1面部41と第2面部42との間に配置される弾性体49を有する。弾性体49は、弾性を有する。従って、第1予圧部40の共振周波数を調整できる。例えば、弾性体49の材質、大きさ、及び、硬度を変更することによって、第1予圧部40の共振周波数を容易に所望の範囲内に収めることができる。
弾性体49は、例えば、ゲル状の部材であってもよい。弾性体49としてゲルなどのエネルギーを減衰させる部材を用いる場合、外部からの衝撃をより効果的に抑制できる。なお、弾性体49は、例えば、ゴム、バネ、又は、スポンジによって構成されていてもよい。
(第2変形例)
図17を参照して、本開示の実施形態の第2変形例を説明する。図17は、本実施形態の第2変形例に係る光学ユニット1の第1予圧部40周辺の構造を模式的に示す断面図である。なお、図17及び図18では、図面簡略化のため、ハッチングを省略している。第2変形例では、第1予圧部40の軸上凸部45が球体からなる例について説明する。
図17を参照して、本開示の実施形態の第2変形例を説明する。図17は、本実施形態の第2変形例に係る光学ユニット1の第1予圧部40周辺の構造を模式的に示す断面図である。なお、図17及び図18では、図面簡略化のため、ハッチングを省略している。第2変形例では、第1予圧部40の軸上凸部45が球体からなる例について説明する。
図17に示すように、第1予圧部40は、軸上凸部45を有する。第2変形例では、軸上凸部45は、第1面部41に配置される。軸上凸部45は、ホルダ20に向かって突出する。軸上凸部45は、球体からなる。
また、第1面部41は、貫通孔41aを有する。貫通孔41aは、第1面部41を厚み方向に貫通する。つまり、貫通孔41aは、第1面部41を第3方向Zに貫通する。軸上凸部45は、貫通孔41aに対して固定されてもよいし、嵌合されてもよい。軸上凸部45は、例えば、接着剤を用いて貫通孔41aに固定されてもよい。軸上凸部45の一部は、軸上凹部22bに収容される。そして、軸上凸部45と軸上凹部22bとは、点接触する。
(第3変形例)
図18を参照して、本開示の実施形態の第3変形例を説明する。図18は、本実施形態の第3変形例に係る光学ユニット1の第1予圧部40周辺の構造を模式的に示す断面図である。第3変形例では、ホルダ20が軸上凸部22eを有する例について説明する。図18に示すように、ホルダ20の一対の側面部22は、軸上凸部22eを有する。軸上凸部22eは、第1揺動軸線A1において第1予圧部40に向かって突出する。軸上凸部22eは、例えば略半球形状を有する。
図18を参照して、本開示の実施形態の第3変形例を説明する。図18は、本実施形態の第3変形例に係る光学ユニット1の第1予圧部40周辺の構造を模式的に示す断面図である。第3変形例では、ホルダ20が軸上凸部22eを有する例について説明する。図18に示すように、ホルダ20の一対の側面部22は、軸上凸部22eを有する。軸上凸部22eは、第1揺動軸線A1において第1予圧部40に向かって突出する。軸上凸部22eは、例えば略半球形状を有する。
第1予圧部40の第1面部41は、軸上凹部41bを有する。軸上凹部41bは、ホルダ20とは反対側に窪む。軸上凹部41bは、第1揺動軸線A1上に配置される。軸上凹部41bは、凹状の球面の一部を有する。軸上凸部22eの一部は、軸上凹部41bに収容される。そして、軸上凸部22eと軸上凹部41bとは、点接触する。
以上、図面を参照しながら本開示の実施形態(変形例を含む。)について説明した。但し、本開示は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の開示の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。例えば、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質、形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本開示の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、上記した実施形態では、互いに対称な形状を有する2つの部分又は2つの部材を「一対」として記載したが、本開示はこれに限らない。一対の部分又は一対の部材は、完全に対称な形状を有しなくてもよく、形状の一部が互いに異なっていてもよい。例えば、一対の側面部22、一対の第1予圧部40、一対の側面部32、又は、一対の側面部62は、形状の一部が互いに異なっていてもよい。
また、上記した実施形態では、各第1予圧部40が1つの軸上凸部45を有する例について示したが、本開示はこれに限らない。例えば、各第1予圧部40は、2つの軸上凸部45を有してもよい。この場合、一方の軸上凸部45がホルダ20に向かって突出し、他方の軸上凸部45が第1支持部30に向かって突出してもよい。
また、上記した実施形態では、第1予圧部40が凸部(軸上凸部45)を有し、ホルダ20が凹部(軸上凹部22b)を有する例について示した。また、上記した第3変形例では、第1予圧部40が凹部(軸上凹部41b)を有し、ホルダ20が凸部(軸上凸部22e)を有する例について示した。しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば、第1予圧部40が凸部を有し、第1支持部30が凹部を有してもよい。また、第1予圧部40が凹部を有し、第1支持部30が凸部を有してもよい。
また、上記した実施形態では、弾性部(第1予圧部40)が第1面部41、第2面部42及び湾曲部43を有する例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、弾性部は、凸部又は凹部が形成された直方体形状の部材であってもよい。
本開示は、例えば、光学ユニット、スマートフォン及び光学ユニットの製造方法に利用できる。
1 :光学ユニット
10 :光学要素
13 :反射面
20 :ホルダ
20a :端部
22b :軸上凹部(凹部)
22c :制限凹部(制限部)
30 :第1支持部
30a :端部
31 :支持本体(接続部)
32 :側面部
32b :溝
40 :第1予圧部(弾性部)
41 :第1面部
42 :第2面部
43 :湾曲部
45 :軸上凸部(凸部)
46 :突出部
49 :弾性体
60 :第2支持部
60a :端部
60b :端部
110 :第1揺動機構
111 :第1磁石
115 :第1コイル
120 :第2揺動機構
121 :第2磁石
125 :第2コイル
200 :スマートフォン
A1 :第1揺動軸線
A2 :第2揺動軸線
L :光
X :第1方向
X1 :一方側
Y :第2方向
Y1 :一方側
Y2 :他方側
Z :第3方向
10 :光学要素
13 :反射面
20 :ホルダ
20a :端部
22b :軸上凹部(凹部)
22c :制限凹部(制限部)
30 :第1支持部
30a :端部
31 :支持本体(接続部)
32 :側面部
32b :溝
40 :第1予圧部(弾性部)
41 :第1面部
42 :第2面部
43 :湾曲部
45 :軸上凸部(凸部)
46 :突出部
49 :弾性体
60 :第2支持部
60a :端部
60b :端部
110 :第1揺動機構
111 :第1磁石
115 :第1コイル
120 :第2揺動機構
121 :第2磁石
125 :第2コイル
200 :スマートフォン
A1 :第1揺動軸線
A2 :第2揺動軸線
L :光
X :第1方向
X1 :一方側
Y :第2方向
Y1 :一方側
Y2 :他方側
Z :第3方向
Claims (13)
- 光の進行方向を変える光学要素と、
前記光学要素を保持するホルダと、
第1揺動軸線を中心として揺動可能に、前記ホルダを支持する第1支持部と、
前記第1揺動軸線を中心として前記ホルダを前記第1支持部に対して揺動する第1揺動機構と、
前記ホルダと前記第1支持部とを接続する弾性部と
を有し、
前記第1支持部は、前記第1揺動軸線の軸線方向において前記ホルダの両側に配置される一対の側面部と、前記一対の側面部を接続する接続部とを有し、
前記弾性部は、前記ホルダと前記側面部との間に配置され、
前記弾性部は、前記ホルダ及び前記第1支持部の少なくとも一方に向かって突出する凸部、又は、前記ホルダ及び前記第1支持部の少なくとも一方とは反対側に窪む凹部を有し、
前記ホルダ及び前記第1支持部の少なくとも一方は、前記弾性部とは反対側に窪む凹部、又は、前記弾性部に向かって突出する凸部を有し、
前記弾性部の前記凸部又は前記凹部は、前記ホルダ及び前記第1支持部の少なくとも一方の前記凹部又は前記凸部に接触する、光学ユニット。 - 前記光学要素は、第1方向の一方側に進行する光を前記第1方向と交差する第2方向の一方側に反射し、
前記第1揺動軸線は、前記第1方向及び前記第2方向に対して交差する第3方向に沿って延びる軸線である、請求項1に記載の光学ユニット。 - 前記弾性部を一対有し、
前記一対の弾性部は、前記ホルダに対して前記軸線方向の両側に配置される、請求項1又は請求項2に記載の光学ユニット。 - 前記弾性部は、前記凸部を有し、
前記ホルダは、前記凹部を有する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の光学ユニット。 - 前記弾性部は、
前記ホルダ側に位置する第1面部と、
前記第1支持部側に位置する第2面部と、
前記第1面部及び前記第2面部を接続する湾曲部と
を有する、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の光学ユニット。 - 前記弾性部は、前記凸部を有し、
前記凸部は、前記第1面部及び前記第2面部の一方に配置されるとともに前記ホルダ及び前記第1支持部の一方に向かって突出し、
前記弾性部は、前記第1面部及び前記第2面部の一方に配置されるとともに前記ホルダ及び前記第1支持部の一方に向かって突出する突出部をさらに有し、
前記ホルダ及び前記第1支持部の一方は、前記第1揺動軸線と交差する方向に前記突出部が移動することを制限する制限部を有する、請求項5に記載の光学ユニット。 - 前記弾性部は、前記第1面部と前記第2面部との間に配置される弾性体をさらに有する、請求項5又は請求項6に記載の光学ユニット。
- 前記第1支持部及び前記ホルダの一方は、前記第1揺動軸線上において前記第1支持部及び前記ホルダの他方とは反対側に窪む溝を有し、
前記溝は、前記弾性部の少なくとも一部を収容するとともに、前記第1揺動軸線と交差する方向に延びる、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の光学ユニット。 - 前記第1揺動軸線と交差する第2揺動軸線を中心として揺動可能に、前記第1支持部を支持する第2支持部と、
前記第2揺動軸線を中心として前記第1支持部を前記第2支持部に対して揺動する第2揺動機構と
をさらに有する、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の光学ユニット。 - 前記第1揺動機構は、前記ホルダに配置される第1磁石と、前記第2支持部に配置される第1コイルとを有し、
前記第2揺動機構は、前記第1支持部に配置される第2磁石と、前記第2支持部に配置される第2コイルとを有する、請求項9に記載の光学ユニット。 - 前記光学要素は、第1方向の一方側に進行する光を前記第1方向と交差する第2方向の一方側に反射する反射面を有し、
前記第1磁石は、前記ホルダのうち前記第2方向の他方側の端部に配置され、
前記第1コイルは、前記第2支持部のうち前記第2方向の他方側の端部に配置され、
前記第2磁石は、前記第1支持部のうち前記第1方向及び前記第2方向に対して交差する第3方向の端部に配置され、
前記第2コイルは、前記第2支持部のうち前記第3方向の端部に配置される、請求項10に記載の光学ユニット。 - 請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の光学ユニットを有する、スマートフォン。
- 光の進行方向を変える光学要素と、
前記光学要素を保持するホルダと、
第1揺動軸線を中心として揺動可能に、前記ホルダを支持する第1支持部と、
前記第1揺動軸線を中心として前記ホルダを前記第1支持部に対して揺動する第1揺動機構と、
前記ホルダと前記第1支持部とを接続する弾性部と
を有する光学ユニットの製造方法であって、
前記第1支持部は、前記第1揺動軸線の軸線方向において前記ホルダの両側に配置される一対の側面部と、前記一対の側面部を接続する接続部とを有し、
前記光学ユニットの製造方法は、
前記光学要素を前記ホルダに取り付ける工程と、
前記ホルダの前記軸線方向の端部に前記弾性部を配置する工程と、
前記ホルダ及び前記弾性部を前記第1支持部の前記一対の側面部の間に配置する工程と
を有し、
前記ホルダ及び前記弾性部を配置する工程において、
前記弾性部は、前記ホルダと前記側面部との間に配置され、
前記弾性部が有する凸部又は凹部は、前記ホルダ及び前記第1支持部の少なくとも一方が有する凹部又は凸部に接触し、
前記弾性部の前記凸部は、前記ホルダ及び前記第1支持部の少なくとも一方に向かって突出し、
前記弾性部の前記凹部は、前記ホルダ及び前記第1支持部の少なくとも一方とは反対側に窪み、
前記ホルダ及び前記第1支持部の少なくとも一方の前記凹部は、前記弾性部とは反対側に窪み、
前記ホルダ及び前記第1支持部の少なくとも一方の前記凸部は、前記弾性部に向かって突出する、光学ユニットの製造方法。
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